4.1 - INTRODUÇÃO
O Sistema foi criado na intenção de encontrar um caminho para encontrar uma melhor metodologia de aprendizado que pudesse proporcionar ao aluno um entendimento dos assuntos expostos em sala de aula. O nome "DEDALUS" originou do personagem grego chamado dedalos com "o", mas assinava às vezes "dedalus" com "u", além de arquiteto foi inventor do projeto mais conhecido o "Labirinto do Minotauro", dessa forma escolhi esse nome, porque estava procurando um caminho para aprimorar os conhecimentos dos alunos. O Sistema Dedalus servirá de auxílio para o aprendizado dos alunos.
O funcionamento do sistema é de fácil instalação, no próprio Windows.
4.2 - IMPLEMENTAÇÃO DA FERRAMENTA DE CONSTRUÇÃO E AVALIAÇÃO DE MAPAS CONCEITUAIS DEDALUS
Figura 4.1 – Arquitetura do Dedalus
Fonte: Autora em 2013
A Figura 4.1 apresenta a arquitetura da ferramenta Dedalu, a qual é composta de quatro módulos denominados de editor de mapas conceituais, armazenador de mapas conceituais, organizador de mapas conceituais e comparador de mapas conceituais.
Como pode ser visto na figura acima, dependendo do usuário que irá acessar o Dedalus um conjunto diferente de módulos estarão disponíveis na interface do Dedalus, ou
seja, a ferramenta Dedalus se apresenta de forma diferenciada para o professor e o aluno. Isso em função dos diferentes papeis desempenhados pelo professor e pelo aluno no processo de ensino e aprendizagem comentados no capítulo anterior.
A aplicação proposta por este trabalho foi desenvolvida utilizando o kit de desenvolvimento da linguagem Java versão 1.6.0 distribuído pela Sun Microsystens, em conjunto com a ferramenta de programação Eclipse versão 3.3.1.1. A escolha de uma implementação na linguagem Java permitiu também que a ferramenta possa ser executada tanto no sistema operacional Windows como Linux.
No restante deste capítulo será apresentada uma descrição detalhada dos módulos e do funcionamento da ferramenta Dedalus.
4.3 - INTERFACE
No Dedalus aptou-se por uma interface do tipo adotado pelas aplicações padrões do Windows, em função da popularidade deste sistema operacional, o que de certa forma torna a familiarização dos usuários (professor e aluno) à ferramenta mais rápida, como mostra a Figura 4.2.
Ao acessar os ícones padrões da janela o usuário pode optar por: • sair do Dedalus; ou
• minimizar a janela do Dedalus; ou
• redimensionar a janela do Dedalus, este ícone alterna entre a janela com dimensão igual a da tela e a janela com tamanho menor do que a tela, podendo este tamanho ser definido pelo usuário com o mouse.
Ao acessar a opção Arquivo (Figura 4.2) do menu do Dedalus o usuário terá as seguintes opções:
• Novo que permite ao professor construir um novo mapa, neste momento a área destinada para a visualização do mapa conceitual é limpa, ou seja, tudo que esta sendo visualizado nesta área será perdido;
• Abrir que permite ao professor/aluno abrir um mapa, exibe uma janela como a dos diretórios e arquivos presentes no computador neste momento (Figura 4.3);
Figura 4.2 – Janela Principal do Dedalus
Figura 4.3 – Janela do Dedalus com a lista dos arquivos e diretórios do computador para Salvar
Fonte: Autora em 2013
• Salvar que permite ao professor salvar um mapa, exibe uma janela como a dos diretórios e arquivos presentes no computador neste momento para que o usuário informe o caminho e o nome do arquivo em que o mapa conceitual será salvo (Figura 4.4); e
Figura 4.4 – Janela do Dedalus com a lista dos arquivos e diretórios do computador para Abrir
Fonte: Autora em 2013
Ao acessar a opção Modulos (4.2) do menu do Dedalus o usuário terá as seguintes opções para escolher:
• Professor que permite ao professor construir um novo mapa; e • Aluno que permite ao aluno abrir um mapa.
Figura 4.5 – Tela do Dedalus com o Menu Modulos
Fonte: Autora em 2013
Por convenção toda vez que a ferramenta Dedalus for iniciada ele fornecerá a interface apropriada para o usuário Professor. Se o usuário for um aluno ele deverá acessar a opção Modulos do menu da janela do Dedalus e em seguida escolher a opção Aluno. O Dedalus ira exibir uma caixa de dialogo perguntando se o usuário deseja salvar o mapa conceitual que esta na área da janela do Dedalus destinada para visualização de mapas (Figura 4.5).
4.3.1 - Modulo Editor
impostas pelo Dedalus a este tipo de usuário. Sua interação com o Dedalus se dá por meio de uma interface gráfica dividida em duas partes a qual lhe permite editar, nomear e visualizar os conceitos e as relações do mapa conceitual construído até o momento. O lado direito da janela do Dedalus encontra-se a área destinada a visualização do mapa conceitual e o lado esquerdo inferior está a área destinada a nomeação dos conceitos e relações do mapa conceitual.
A colocação de conceitos no mapa ocorre sempre que o professor clicar duas vezes o botão esquerdo do mouse em qualquer posição da área destinada a visualização do mapa conceitual, enquanto a colocação de uma relação ocorre quando o professor posicionar o mouse em cima de um conceito e pressionando o botão esquerdo do mouse levar o mouse até um outro conceito.
Figura 4.6 – Tela do Dedalus com o Menu Módulos
Fonte: Autora em 2013
Ao ser inserido um novo conceito ou relação no mapa conceitual o Dedalus lhe atribui um nome padrão tipo: UndefinedX e EdgeY, com X e Y sendo um número natural
correspondendo a ordem em que o conceito ou a relação foi inserida no mapa. Para alterar o nome o professor deve clicar uma vez o botão esquerdo do mouse sobre uma circunferência ou a seta de um arco para que apareça na área destinada a nomeação uma caixa exibindo o nome atual do elemento gráfico selecionado, ao professor escrever o novo nome neste local e pressionar a tecla <Enter> o novo nome sera exibido na mapa (Figura 4.6 e Figura 4.7).
Figura 4.7 – Tela do Dedalus para nomear relações
Fonte: Autora em 2013
Caso o professor por algum engado forneça duas vezes um determinado nome para um conceito, o sistema ira colocar a área interna da circunferência que representa os dois conceitos de vermelho para mostrar que isso constituí um erro na construção do mapa por definição, ver seção 3.6. Mas se o professor não perceber este aviso e tentar salvar o mapa conceito como duplicidade de conceito, o Dedalus ira exibir uma caixa de dialogo com a seguinte mensagem ''Não é permitido salvar enquanto houver dois ou mais nós com nomes repetidos''.
Se o professor desejar apagar um conceito ou uma relação do mapa, ele deve clicar uma vez o botão esquerdo do mouse sobre a área interna da circunferência ou a seta do arco, e em seguida pressionar a tecla <Delete> para que o conceito ou a relação seja apagado do mapa conceitual. Ao apagar um conceito todos os arcos do qual estes conceito participar também serão apagados do mapa.
O professor pode alterar a posição dos conceitos para evitar a sobreposição dos arcos que representam as relações do mapa, bastando para isso colocar o mouse sobre o conceito de partida ou chegada do arco desta relação, pressionar o botão esquerdo do mouse e movê-lo para a nova posição a ser ocupada pelo conceito, liberando então o botão esquerdo do mouse.
As circunferências ligadas por arcos tem sua área interna colorida com a cor branca e as que não encontram-se ligadas tem sua área interna colorida de vermelha (Figura 4.8). Dessa foma o usuário saberá quais conceitos ainda precisam ser relacionados aos conceitos já aprendidos.
4.3.2 - Modulo Organizador
O papel do aluno no Dedalus é organizar os conceitos e as relações presentes no mapa conceitual construído pelo professor. Sua interação com o Dedalus se dá por meio de uma interface gráfica dividida em duas partes a qual lhe permite visualizar os conceitos e as relações do mapa conceitual que esta sendo organizado. No lado direito da janela do Dedalus esta a área de visualização do mapa conceitual, enquanto no lado esquerdo superior da janela está a área destinada edição das relações do mapa conceitual.
O aluno deve acessar a opção Arquivo do menu do Dedalus e escolher a sub-opção de Abrir, para que uma janela com o nome dos diretórios e arquivos no computador apareça, em seguida o aluno devera escolher o nome do mapa conceitual que deseja organizar. Então o Dedalus ira mostrar na área destinada a visualização de sua janela os conceitos presentes no mapa escolhido e na área de organização das relações uma lista com o nome das relações e os possíveis conceitos a serem associados como conceito de partida e chegada de uma relação (Figura 4.8).
Figura 4.8 – Tela do Dedalus para nomear relações: exemplo números naturais
Fonte: Autora em 2013
Para organizar o mapa o aluno deve escolher o nome de uma relação, para depois colocar o nome do primeiro conceito da relação na lista de conceitos de partida, e em seguida colocar o nome do segundo conceito da relação na lista de conceitos de chegada, neste instante surgira na área da janela do Dedalus destinada a visualização a relação que acaba de ser construída.
A qualquer momento o aluno pode solicitar que o seu mapa seja comparado com o mapa do professor, com o intuito de saber se seu mapa esta correto, para isso basta pressionar o botão Compara na área da janela do Dedalus. O Dedalus então irá apresentar uma janela com um valor informando o número de incompatibilidades entre o mapa do aluno e o do professor.
Caso o aluno deseje remover do mapa que esta sendo organizado uma relação ele pode escolher a relação e fornecer como conceitos de partida ou chegada o nome ''----''. Mas se ele
desejar somente alterar o nome do conceito de partida ou de chegada da relação, então o aluno deve escolher o nome da relação e na lista do conceito que deseja alterar ele deve fornecer o nome de outro conceito. Como resultado desta ação o arco da relação a ser alterada ira ser removido e um novo arco surgira com o nome de relação ligando dois outros conceitos.
4.4 - MÓDULO DE ARMAZENAMENTO
Os mapas conceituais são grafos que precisam ser convertidos em estruturas de dados apropriadas para a sua escrita e leitura em arquivos do tipo texto. No Dedalus a tarefa de codificar e decodificar um mapa conceitual do formato texto em sua estruturas de dados e vice-versa é de responsabilidade do modulo de armazenamento.
O entendimento de como o processo de codificação e decodificação de mapas conceituais em texto ocorre reque que o leitor compreenda tanto as estruturas de dados interna usada pelo Dedalus para representar o mapa conceitual, como o comportamento do seu modulo de escrita e leitura de arquivo no formato texto.
4.4.1 - Estrutura de Dados do Dedalus
As estruturas de dados manipuladas pelo Dedalus são: lista simplesmente encadeada, n-uplas e matriz de adjacência. Uma lista é uma estrutura de dados que contém uma coleção de objetos da mesma natureza definidos por um conjunto de parâmetros, tendo como propriedade a possibilidade de ter um tamanho não limitado e a repetição do mesmo elemento na coleção, desde que a operação de inserção de novos elementos na lista não faça nenhuma exigência com relação ao número de ocorrências de um determinado objeto na lista.
Na lista os elementos são disposto em uma sequência, no caso da lista simplesmente encadeada cada elemento da lista sabe qual é a lista de elementos que o sucede, sendo que o ultimo elemento da lista aponta para a lista vazia representada por “[ ]”. Por convenção neste trabalho a lista será representada por uma sequencia de elementos separados por virgula e delimitados pelo caracteres “[“ e “ ]”. Por exemplo, a lista dos cinco primeiros números impares é [1,3,5,7,9].
O primeiro elemento de uma lista é denominado de cabeça da lista e a lista resultante da remoção da cabeça da lista é denominada de corpo da lista. Para a lista [1,3,5,7,9] a cabeça é o elemento 1 e o corpo a lista [3,5,7,9].
A busca de um elemento na lista se dá pela acesso do elemento da cabeça da lista, se este for o elemento que se procura basta retornar o seu conteúdo, caso contrário o elemento da cabeça do corpo da lista deverá ser acessado. Este processo deve ser repetido até que o corpo da lista seja igual a lista vazia, informando que a lista foi toda percorrida e que o elemento buscado não foi encontrado. Por exemplo, a busca pelo terceiro número impar na lista [1,3,5,7,9] se processa da seguinte forma:
• passo 1, de posse da lista [1,3,5,7,9] acessa-se a cabeça dela que é o primeiro número impar, como este não é o número buscado então a busca continua
• passo 2, de posse do corpo da lista [1,3,5,7,9] que é a lista [3,5,7,9], acessa-se a cabeça dele que é o segundo número impar, como este não é o número buscado então a busca continua
• passo 3, de posse do corpo da lista [3,5,7,9] que é a lista [5,7,9], acessa-se a cabeça dele que é o terceiro número impar, retornando o elemento 5 como resposta da busca. Uma relação é uma n-úpla, onde n é a aridade dos termos relacionados, no caso especifico dos mapas conceituais as relações são binárias. A estrutura de dados usadas para armazenar as relações binárias dos mapas conceitual manipulados pelo Dedalus é uma matriz RNOME de dimensão m×w, onde n é a cardinalidade do conjunto de conceitos de partida da relação (denominado de domínio da relação), w é a cardinalidade do conjunto de conceitos de chegadas da relação (denominado de imagem da relação) e NOME é o nome da relação. A célula RNOME[i,j] da matriz RNOME armazena o valor 1 se o i-ésimo conceito do domínio da relação relaciona-se através da relação NOME com o j-ésimo conceito da imagem da relação.
A matriz de adjacência para mapas conceituais A é uma variação da estrutura de dados matriz de adjacência usada para representar grafos em procedimentos computacionais. Basicamente uma matriz de adjacência para mapas conceituais é uma matriz quadrada n×n, onde n é igual ao número de nós de um mapa. O valor armazenado no elemento A[i,j], com 1≤i≤n, é uma lista vazia (representado aqui por “[ ]”) se não existir nenhum arco que comece no nó i e chegue ao nó j no mapa, e uma lista das relações que ligam o nó i ao nó j no mapa caso contrário.
̄
A=
[
[ ]
[
r1( natural,zero) ,r2(natural,zero)] [
r3(natural,um),r4(natural,um)]
[ ] [ ] [ ]
[ ] [ ] [ ]
]
As relações contidas na matriz de adjacência acima são representadas nas relações abaixo:
• Relação elemento neutro da operação de adição (r1)
natural zero
• Relação elemento neutro da operação de subtração (r2)
natural zero
• Relação elemento neutro da operação de multiplicação (r3)
natural um
• Relação elemento neutro da operação de divisão (r4)
natural um
• Relação têm (r5)
natural zero
natural um
A posição ocupada por um conceito é armazenada em uma tabela de posições que armazena o nome do conceito, sua coordenada X e sua Coordenada Y.
4.4.2 - Codificação e Decodificação de Mapas Conceituais em Texto
Para que os usuários da ferramenta Dedalus tenham capacidade de salvar, abrir e copiar seu mapa conceitual, é necessário que o mesmo encontre-se armazenado em um dispositivo de memória de forma apropriadas. No Dedalus os conceitos e relações dos mapas conceituais são armazenados em um arquivo texto de acordo com o seguinte fluxograma:
Figura 4.9 – Fluxograma do Módulo de Codificação do Dedalus
Fonte: Autora em 2013
Segundo esta figura, o processo de codificação das estruturas do Dedalus que representam um mapa conceitual em um arquivo texto começa no módulo de escrever a posição dos conceitos do mapa. Este módulo escreve em cada linha do arquivo texto o seguinte termo [posicao(<coordenadaX>, <coordenadaY>, <nome-conceito>)] onde :
• <coordenadaX> informa a posição da coordenada do eixo cartesiano X do centro da
circunferência que representa o conceito <nome-conceito>,
• <coordenadaY> informa a posição da coordenada do eixo cartesiano Y do centro da
circunferência que representa o conceito <nome-conceito>, e
• <nome-conceito> informa o nome do conceito cuja posição do centro da circunferência é o ponto( <coordenadaX>, <coordenadaY>).
No próximo módulo do processo de codificação será escrito o nome das relações presentes no mapa. Este módulo escreve em cada linha do arquivo texto o seguinte termo [relacao( <conceito1>, <conceito2>, <nome-relacao> )] onde :
• <conceito1> informa o nome do conceito cujo arco que representa a relação irá partir,
• <nome-relacao> informa o nome da relação que parte do conceito <conceito1> e chega
no conceito <conceito2>.
O último módulo do processo de codificação será responsável por registrar a matriz de adjacência de mapas conceituais conforme descrito na Seção 4.4.1. Este módulo escreve em cada linha do arquivo texto o seguinte termo [celula(<conceito1>, <conceito1>,
[ <lista_relacao> ])] onde :
• <conceito1> informa o nome do conceito da linha da matriz,
• <conceito2> informa o nome do conceito da coluna da matriz,
• <lista-relacao> informa o nome da relação separadas por virgula que parte do conceito <conceito1> e chega no conceito <conceito2>.
Figura 4.10 – Fluxograma do Módulo de Decodificação do Dedalus
Na Figura 4.10, o processo de decodificação do arquivo texto que representam um mapa conceitual nas estruturas do Dedalus começa no módulo Ler a Posição dos Conceitos, cujo comportamento é de ler em cada linha do arquivo texto o termo [posicao( <coordenadaX>, <coordenadaY>, <nome_conceito>)] até não existir mais este
termo. Em seguida, o módulo Ler o Nome das Relações presentes no mapa, cujo comportamento é ler em cada linha do arquivo texto o termo [relacao(<conceito1>,
<conceito2>, <nome-relacao>)] até que não exista mais registro do referido termo. Por fim, o
módulo Ler Matriz de Adjacência de mapas conceituais, cujo comportamento é ler em cada linha do arquivo texto o termo [celula(<conceito1>, <conceito2>, [<lista_relacao>])] até que o
fim do arquivo seja encontrado.
4.5 - MÓDULO DE COMPARAÇÃO
Dados duas matrizes de adjacência AP e AA para uma mesma planta baixa, onde AP é a matriz de adjacência de professor e AA é a matriz de adjacência do aluno. Considerando que os conjuntos de conceitos e relações das AP e AA são os mesmos. Logo deve-se esperar que elas correspondam a o mesmo mapa conceitual. Mas durante o processo de ensino- aprendizagem podem ocorrer entendimentos equivocados ou mesmo a ausência do registro de uma determinada propriedade do conceito que esta sendo apreendido, sendo necessário então que o aluno possa ter uma forma de avaliar como esta seu aprendizado de desenho ao concluir uma tarefa.
No Dedalus, o módulo responsável por ajudar o aluno a avaliar seu aprendizado é o módulo de comparação. A finalidade deste módulo é verificar o número de divergências entre o mapa conceitual do aluno e o do professor. Para tanto o Dedalus faz o seguinte calculo: ∃ comparacao ∈ℕ ( (zera(comparacao)) ∧
(∀ i,j ∈ {1..,n} ((AP[i,j] ≠lista AA[i,j]) → incrementa(comparacao))))
onde n é a cardinalidade do conjunto de conceitos presentes no mapa conceitual do professor, zera(comparacao) é um predicado que atribui o valor zero a variável comparacao, e incrementa(comparacao) é um predicado que incrementa de uma unidade a variável comparacao.
avaliacao=comparacao×100 narcosprofessor
onde narcos professor
é o número de arcos no mapa conceitual do professor. O Dedalus então exibe uma mensagem como a da Figura 4.11.
Figura 4.11 – Resposta do módulo de comparação do Dedalus
Fonte: Autora em 2013
4.6 - CONSIDERAÇÕES FINAIS
O professor deverá acessar a ferramenta Dedalus para editar o mapa conceitual correspondente ao assunto visto na sala de aula, ou a atividade proposta como exercício para os alunos, ou ao texto lido, etc. O mapa construído pelo professor deverá ser convertido em um arquivo texto para ser armazenado no repositório de mapas conceituais (memória do computador ou unidade de armazenamento secundária).
modo a ratificar seu processo de aprendizado correto dos novos conhecimentos apresentados em sala de aula. A ferramenta desenvolvida fornecera ao aluno os conceitos e as relações existentes no mapa conceitual do professor referentes ao mapa escolhido. Nesse momento o aluno deverá iniciar o processo de organização dos conceitos e relações apresentados na tela do sistema.
O Dedalus fornecerá ao aluno uma operação denominada de comparação, que pode ser usada a qualquer momento durante o processo de organização de um mapa conceitual, com o único objetivo de quantificar para o aluno as relações presentes no seu mapa que encontram- se associada a conceitos diferentes no mapa do professor.
No próximo capítulo sera descrito a metodologia de uso do Dedalus aplicada na presente pesquisa bem como uma análise quantitativa dos resultados obtidos com esta